电学方法调控单分子薄膜发光性质

发布时间：2024-03-26 00:13

　　二维材料已经在多个领域得到应用,其中过渡金属硫化物由于其层间较弱的范德华力、层内较强的共价键,通过微机械剥离法可以获得过渡金属硫化物单分子层或多层薄膜。因其具有带隙宽度层数依赖、强光致发光和自旋-能谷耦合特性等优势而有望广泛的应用于光电领域。要利用它的优异特性实现应用,必然涉及到对其光电性质的调控,其中一种调控方式为引入电场。然而,前人的工作中引入调控电场的方向多为垂直于薄膜平面,有关横向电场的调控还鲜有报道,而电场方向在调控过程中对于厚度为纳米级的单分子薄膜有极大影响。基于以上背景,本论文开展了电学方法调控WS₂单分子薄膜光致发光性质的研究工作。本文将微机械剥离法制备的WS₂单层分子薄膜通过干法转移至微周期电极结构上,研究其光致发光信号在施加不同电压情况下的变化。主要的研究结果如下:1、将实验数据与仿真计算结合,证明了30μm和10μm尺寸的电极结构与单分子层WS₂薄膜组装后,原来的电场分布会发生改变。单层WS₂受到的电场作用会依赖于这两者的相对空间位置,和正负电极的取向。最终,单分子薄膜的荧光信...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2(a)CVD合成WS2薄膜装置示意图(b)单层WS2薄膜光学显微镜照片

华东师范大学硕士学位论文3传统工艺能制备多种材料的薄膜，但直到Li等人报道在1000°C的甲烷流动下，通过CVD能在铜箔上合成大面积单层石墨烯之后才被广泛应用于二维材料合成[20]。其优势在于可以在绝缘衬底上合成面积大厚度均匀结晶度好的薄膜，易于量产，缺点是在沉积时可能生成复杂的....

图1.3(a)CVD合成的单层WS2的荧光光谱和(b)拉曼光谱

华东师范大学硕士学位论文4光致发光（Photoluminescence，PL）是众多发光形式中极为重要的一种，是材料被激光激发，吸收光子，继而驰豫，最后辐射新光子的过程。光致发光过程中激光能量需大于材料带隙，具体是一个光子被吸收后导带和价带中分别形成电子和空穴，两者重组发射光子。....

图1.4(a)单层WS2的光学显微镜图像和(b)AFM图像(c)沿指示绿线路径的AFM高度轮廓(d)T=300K，体WS2（红线）和单层WS2（黑色虚线）的拉曼光谱，插图展示的是不同位置发生的应变引起单层的拉曼位移

华东师范大学硕士学位论文51928年印度物理学家C.V.Raman发现了拉曼散射，于是以拉曼散射为原理的拉曼光谱（Raman）表征技术成为了材料分析的重要基础手段。原理拉曼散射是分子对光子的非弹性散射，该技术具有快速灵敏度高无需接触的优势。拉曼光谱中包含拉曼峰强、峰位以及峰宽三种....

图1.5计算得出的单层五层（a）eWS2的能带结构,参考零能级设置在价带最高点K（d）

华东师范大学硕士学位论文61.2.2能带结构与发光性能部分TMDC材料减薄至单层或少层时，其能带结构和禁带宽度也会改变。例如体材料WS2是间接带隙半导体，逐渐减薄为二维薄膜时转变为直接带隙。如图1.5，密度泛函理论计算的WS2薄膜的能带结构，实验与计算相吻合。布里渊区中心区域的价....

本文编号：3939067